多主体系统在城市发展模拟中的应用

多主体系统(Multi-Agent System, MAS)是由多个主体(Agent)组成的松散的网络,每个主体根据其属性和行为规则互相交流、协作甚至竞争。MAS通过模拟和观察大量主体的微观行为来研究系统整体的宏观规律,对复杂系统的演化机理具有更合理、更准确的解释力,因此,MAS在城市发展模拟中有很大的应用前景。本文介绍了多主体系统的基本框架及模拟思路,综述了国内外城市模拟研究中MAS理论的应用现状。重点分析了MAS理论在城市模拟应用中的五个关键课题:即微观个体数据的获取、微观主体的合理选择、主体行为规则的提取和设定、主体之间相互作用的描述与表达、环境变量的提取与导入等,并对相关研究进展进行了综述。研究表明,城市发展预测与政策评价是MAS应用的重点突破方向之一。     

城市规划实施的时空动态评价

规划实施评价是近年来中国城市规划领域的研究热点。已有研究主要侧重于以整个规划范围为研究对象,在一定时间范围内对比规划实施结果和发展现状的一致性,属于时空静态的针对规划实施结果的评价方法。但城市规划的实施效果在时间维度和空间维度都具有异质性,而且城市扩展同时受到市场力量和政府因素的影响,城市规划作为一种政府主导的制度性因素,并不是制约城市扩展的唯一因素。本文提出了基于Logistic回归和GIS的时空动态的规划实施评价方法,其在考虑实施结果的同时更侧重对规划实施过程的评估,考虑了城市扩展的框架下城市规划对空间控制的实施效果,并以北京市域1958、1973、1982、1992和2004年编制的五版城市总体规划为例进行实证分析。根据规划执行的时间跨度,将1947年至2008年分为5个时间阶段,分析各个阶段城市扩展的驱动因素,识别各版城市规划在不同阶段所起到的城市扩展促进作用。并以2004-2008年为例,以各个区（县）为子区域,探讨2004版总规在中心城市、近郊区和远郊区实施效果的空间变化,识别总规在城市扩展中的空间异质性,并给出相应的政策含义。结果显示,随着时间的推移,建国后北京市城市规划的控制作用呈现出逐渐增强的趋势。远郊区县的规划作用效果明显高于近郊和中心地区。     

海口中层大气温度变化特性的Rayleigh激光雷达观测研究

中层大气温度变化的探测与研究是当前气候变化研究课题的一个组成部分,本文基于海南激光雷达2010—2020年间的长期观测,通过对中层大气Rayleigh散射信号的反演,探讨了海口(19.9°N,110.3°E)上空中层大气(32～64 km)温度变化特性.研究结果显示,中层大气温度呈周期性变化趋势,年、半年、季节变化幅度最大值分别为6.0、3.8、1.7 K,平流层顶位于42～51 km高度,日平均温度最高为～262 K.平流层温度主要表现为年变化趋势,半年和季节变化不明显;平流层顶和低中间层温度变化趋势具有年和半年变化特征,季节变化不明显.在太阳活动性发生明显变化的周期里,平流层顶温度的年际变化趋势对辐射通量F_10.7指数变化有较明显的响应;而在太阳活动平静的年份里,温度变化趋势与太阳辐射通量变化的相关性不明显.     

基于政府大数据的北京城市空间发展模式分析

城市的发展都有各自的特征。这些特征通常是受城市发展过程中政府决策及规划政策的影响而形成。作为我国首都,同时也是人口最稠密的城市,北京市的城市建设用地在过去20年快速城镇化进程中持续扩张。笔者认为,北京市城市扩张期间,城市建设用地开发模式有特定的规律和空间特征。本文中,笔者采用非负矩阵分解(NMF)的方法,对北京市建设用地规划许可发放数据进行挖掘,以此识别城市空间发展模式。笔者发现这个阶段包含了两种主要发展模式,同时也结合诸多辅助信息对这两种模式进行了深入的分析和解释。本文中使用的城市空间发展模式识别方法可以推广到其他区域的城市研究中,对城市设计及政府决策工作起到较大作用。     

基于约束性CA方法的北京城市形态情景分析

约束性元胞自动机(Constrained cellular automata,Constrained CA) 在模拟城市增长方面已有诸多实践,已有文献常利用各种反映土地利用需要、区位影响、管理制度等的政策参数,设定不同的城市空间发展情景以反映未来的城市形态。在基于约束性CA进行城市形态情景分析时,以各种政策参数作为情景条件的研究实例较多。而在中国的城市规划实践中,城市规划用于建设管理的审批,对应明确的城市形态,因而如何利用城市形态作为情景条件分析所需政策,也有实践意义,可以解决一些广为关注的重要问题,例如已有的发展政策是否与期望的城市形态相匹配,不同规划方案所需采取的政策有什么区别等。本文提出了以城市形态作为情景条件(即形态情景分析) 的新方法,该方法基于约束性CA,改变了传统的约束性CA情景条件的设置方法,以期望的未来城市形态为目标,识别相应需要的发展政策。并将北京市域的4 个规划城市形态作为情景条件进行了实证分析,对多个规划方案实施的可能性和政策参数进行对比分析,证明该方法具有较好的适用性和可行性,是将约束性CA的应用扩展到城市规划领域的又一尝试。     

城市系统微观模拟中的个体数据获取新方法

目前自上而下的城市系统宏观模拟并不能解决城市这一复杂系统中出现的部分问题,城市系统微观模拟(如多主体系统MAS) 已经成为城市系统模拟的新思路,其主要是基于个体数据(如个人、家庭、公司或建筑物) 开展的。国际国内这方面的应用都受到个体样本稀缺的限制。微观模拟所需要的个体样本数据是原有的统计制度所不能适应的,尤其是在中国,个体样本在统计公报或年鉴中不公开,仅可通过典型调查来补充。本文旨在探索稀疏数据环境下构建城市系统微观模拟的个体样本数据的新方法。该方法基于已有的多源统计数据、典型调查数据以及个体的通用规则,反演出个体样本的属性信息和空间分布,进而可以以GIS图层的形式直接作为微观模拟的数据基础。通过本方法获取的样本,能够符合已有的统计资料,并遵照了样本的基本特征,可以作为现有数据条件下的微观模拟模型的数据输入。同时该方法的应用简单,统计意义上的准确度高,适合我国统计制度下的微观模拟模型的构建。